尿液含有化學(xué)物質(zhì)尿素，尿素富含氮，而氮是肥料的重要成分。由于在農(nóng)業(yè)中的潛在用途，尿液在某些場景下被譽(yù)為“液體黃金”，但通常情況下仍被視為廢物。儲(chǔ)存大量尿液以及開發(fā)能將尿素變成有用化合物的機(jī)制，一直是廢水處理工程面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。
2025 年 1 月 20 日，河南大學(xué)時(shí)新建、呂鵬及斯坦福大學(xué)鄭曉琳等人在 Nature 子刊 Nature Catalysis 上發(fā)表了題為：In situ electrochemical production of solid peroxide from urine 的研究論文。
該研究報(bào)道了一種能凈化城市廢水并從尿液中提取一種有用物質(zhì)的機(jī)制，或能用于作物施肥和其他目的。該研究提出了一種有擴(kuò)展?jié)摿Φ娜路椒?，成本效益高，可用于大?guī)模廢水處理，且經(jīng)濟(jì)環(huán)境價(jià)值較好。
在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)利用電化學(xué)反應(yīng)去除廢水中的尿素，并以近 100% 的比例將尿素轉(zhuǎn)換成純的過碳酰胺——尿素中一種有用的固體衍生物，而且不需要使用復(fù)雜的純化步驟。
收集到的過碳酰胺或有不同用途，包括環(huán)境水處理、消毒和促進(jìn)作物生長。這種反應(yīng)用一種碳基電極作為催化劑，加上大氣氧，能在低于傳統(tǒng)反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)下產(chǎn)生過碳酰胺。這種系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn)同時(shí)適用于人類和哺乳動(dòng)物的尿液，比其他方法更廉價(jià)，而且能產(chǎn)生更純、更有價(jià)值的最終產(chǎn)物。
在一次經(jīng)濟(jì)分析后，時(shí)新建等人計(jì)算發(fā)現(xiàn)，每天生產(chǎn)一噸過碳酰胺只需要 100 平方米的土地以及來自 6382 戶家庭或是 3800 頭奶牛的尿液，說明該方法的可行性很高。
這項(xiàng)研究結(jié)果為今后研究該工藝的效率和可擴(kuò)展性奠定了基礎(chǔ)。進(jìn)一步升級(jí)或能實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)的城市廢水管理實(shí)踐，以及對新獲得物質(zhì)的創(chuàng)新使用。論文鏈接：
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